CN113840693A - 移动机器人形态学 - Google Patents

Abstract

一种移动机器人设备(200)包括移动基座(202)以及固定到该移动基座(202)的安装支柱(204)。机器人设备(200)还包括七自由度机器臂(206)，该七自由度机器臂(206)包括可旋转关节，该可旋转关节使该七自由度机器臂(206)能够相对于该安装支柱(204)旋转。机器人设备(200)另外包括感知壳体(212)，该感知壳体(212)包括至少一个传感器(214)，其中安装支柱(204)、七自由度臂(206)的可旋转关节以及感知壳体(212)被布置在堆叠塔中，使得七自由度臂的可旋转关节在安装支柱(204)上方且在感知壳体(212)下方。

Description

移动机器人形态学

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月27日提交的美国专利申请编号US.16/884,873的优先权，该美国专利申请要求于2019年5月28日提交且标题为“移动机器人形态学”的美国临时申请编号62/853,534的优先权，其通过引用并入本文，如同在本说明书中充分地阐述。

背景技术

随着技术进步，正在创造出各种类型的机器人设备以用于执行可帮助用户的各种功能。机器人设备可用于涉及材料搬运、运输、焊接、组装以及分配的应用等等。随着时间的过去，这些机器人系统操作的方式正在变得更加智能、高效且直观。随着机器人系统在现代生活的许多方面中变得越来越普遍，需要使机器人系统变得高效。因此，对高效机器人系统的需求已经帮助打开在致动器、运动、感测技术以及组件设计及组装中的创新领域。

发明内容

示例实施例涉及一种移动机器人，其针对臂运动范围、空间应用、高效臂存放以及感知系统与臂系统末端之间的阻塞避免进行了最优化。

在实施例中，一种移动机器人设备包括移动基座以及固定到移动基座的安装支柱。该机器人设备还包括七自由度(7DOF)机器臂，该7DOF机器臂包括可旋转关节，该可旋转关节使该7DOF机器臂能够相对于该安装支柱旋转。机器人设备另外包括感知壳体，该感知壳体包括至少一个传感器，其中安装支柱、7DOF臂的可旋转关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得7DOF臂的可旋转关节在安装支柱上方且在感知壳体下方。

在另一实施例中，一种机器臂包括肩偏航J0关节、肩俯仰J1关节、二头肌翻滚J2关节、肘俯仰J3关节、前臂翻滚J4关节、手腕俯仰J5关节以及手腕翻滚J6关节，其中肩偏航J0关节与二头肌翻滚J2关节之间的第一偏移大约等于二头肌翻滚J2关节与前臂翻滚J4关节之间的第二偏移，并且其中二头肌在长度上大约等于前臂。

在另一实施例中，提供了一种方法，其包括使移动机器人设备的7DOF机器臂的肩偏航J0关节远离固定有安装支柱的移动基座的第一端旋转，其中移动机器人设备的安装支柱、7DOF臂的肩偏航J0关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得7DOF臂的肩偏航J0关节在安装支柱上方且在感知壳体下方。该方法还包括使移动机器人设备的7DOF机器臂的肩俯仰J1关节垂直向上旋转。该方法另外包括使肘俯仰J3关节垂直向下旋转。该方法还包括使手腕俯仰J5关节垂直向下旋转以将7DOF机器臂定位于肩向上存放配置中。

在另一实施例中，提供了一种系统，其包括用于使移动机器人设备的7DOF机器臂的肩偏航J0关节远离固定有安装支柱的移动基座的第一端旋转的方式，其中移动机器人设备的安装支柱、7DOF臂的肩偏航J0关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得7DOF臂的肩偏航J0关节在安装支柱上方且在感知壳体下方。该系统还包括用于使移动机器人设备的7DOF机器臂的肩俯仰J1关节垂直向上旋转的方式。该系统另外包括用于使肘俯仰J3关节垂直向下旋转的方式。该系统还包括用于使手腕俯仰J5关节垂直向下旋转以将7DOF机器臂定位于肩向上存放配置中的方式。

在另一实施例中，提供了一种移动机器人设备，其包括移动基座、固定到移动基座的安装支柱、使附属体能够相对于安装支柱旋转的可旋转关节以及包括至少一个传感器的感知壳体，其中安装支柱、可旋转关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得可旋转关节在安装支柱上方且在感知壳体下方。

以上发明内容仅仅是例示性的且并非旨在以任何方式限制。除了上述例示性方面、实施例以及特征，通过参考图示以及以下具体实施方式及附图，其他方面、实施例以及特征将变得显而易见。

附图说明

图1例示了根据示例实施例的机器人系统的配置。

图2例示了根据示例实施例的移动机器人。

图3例示了根据示例实施例的移动机器人的分解图。

图4例示了根据示例实施例的机器臂。

图5例示了根据示例实施例的关节运动范围。

图6A、6B及6C例示了根据示例实施例的机器人尺寸。

图7A及7B、图8A及8B、以及图9A及9B例示了根据示例实施例的存放配置。

图10、图11、图12以及图13例示了根据示例实施例的用于促进臂系统末端的感知的机器臂配置。

图14A及14B示出了根据示例实施例的附属体与可旋转关节的附接。

图15示出了根据示例实施例的具有附接附属体的可旋转关节的位置。

图16示出了根据示例实施例的具有附接附属体的可旋转关节的位置。

具体实施方式

在本文中描述了示例方法、设备以及系统。应理解，词语“示例”以及“示例性的”在本文中用于指“用作示例、实例或例示”。在本文中被描述为“示例”以及“示例性的”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征更优选或有利，除非这样指出。在不背离本文中所提出的主题的范围的条件下，可以使用其他实施例并且可以作出其他改变。

因此，本文中所述的示例实施例并非意味着限制性的。应容易地理解，如本文中大体上描述的且在图示中例示的本公开的方面可以在各种各样的不同配置中布置、代替、组合、分开以及设计。

在该整个说明书中，冠词“一”或“一个”用于介绍示例实施例的元件。对“一”或“一个”的任何引用均表示“至少一个”，并且对“所述”的任何引用均表示“所述至少一个”，除非另外指定，或除非上下文清楚地另外规定。在至少两个术语的所述列表内使用连词“或”的目的是指示所列术语中的任一者或所列术语的任一组合。

诸如“第一”、“第二”、“第三”等等之类的序数的使用是为了区分相应的元件，而不是为了指代那些元件的特定顺序。出于本说明书的目的，术语“多个”以及“许多个”表示“两个或更多个”或“不只一个”。

进一步，除非上下文另外暗示，每一图示中所例示的特征可以相互结合使用。因此，图示一般应被视为一个或多个整体实施例的组件方面，应理解并非所有所例示的特征是每一实施例所必需的。在图示中，类似的符号通常标识类似的组件，除非上下文另外指出。进一步，除非另外说明，图示并非按比例绘制，而是仅用于例示目的。此外，图示仅仅是代表性的，并且不是所有的组件均被示出。例如，附加的结构或控制组件可以不被示出。

另外，在该说明书或权利要求书中的元件、区块或步骤的任何列举是为了清晰的目的。因此，这种列举不应被理解为要求或表明这些元件、区块或步骤遵循特定布置或以特定顺序执行。

I.概述

本文描述了一种示例机器人设备以及可由示例机器人设备和/或其变化形式执行的示例操作。示例机器人设备可包括耦合在一起的许多组件，包括移动基座、臂、臂系统末端(EOAS)、中央部分、桅杆以及感知壳体。臂可包括特定自由度(DOF)、运动范围(ROM)、关节类型、链接长度以及最优化任务的性能的关节偏移。在机器人的所需操作能力相对于空间限制以及成本限制方面存在权衡。本文所述的一些示例机器人被设计为简化生产以及程序编制，从而使机器人能够由非工业应用负担得起。

通常，本文所述的机器人设备可用于多种设置中并且可被配置成执行对应于每一设置的操作。例如，机器人设备可用作家庭辅助机器人。机器人设备可被配置成收集要洗的衣物并将其装到大篮子或洗衣机中，通过收集垃圾来清洁地板，通过收集玩具并将它们装到玩具存储箱中来打扫玩具，将家具移动到它们的合适位置中，以及去取饮料、食物以及钥匙，以及其他可能的任务。机器人设备另外可用作庭院劳动辅助机器人以进行某些庭院劳动，诸如清扫并收集落叶、枯枝以及可能留在后院或前院中的任何其他不需要的物品。机器人设备可被配置成自主地执行本文所述的操作中的任一者以便减少控制机器人设备所需的人力投入量。

示例机器人包括移动基座，诸如轮式基座。机器人另外包括固定到移动基座的安装支柱。机器人另外包括7DOF机器臂，该7DOF机器臂具有旋转关节，该旋转关节允许机器臂相对于安装支柱旋转。机器人另外包括感知壳体，该感知壳体具有至少一个传感器以用于感知。安装支柱、臂的旋转关节以及感知壳体可被布置在堆叠塔中。堆叠塔的每一组件均可为同轴的。该布置可有助于感知正在由机器臂的末端执行器握住或以其他方式操纵的物体。

堆叠塔可定位于一个或多个驱动轮上方的移动基座的正面处。移动基座可另外包括堆叠塔后面的后面部分。后面部分可包括平坦或相对平坦的顶面。后面部分可包括用于存放机器人所操纵的物体的容器，诸如篮子或箱子。该布置允许机器臂朝机器人的前面旋转以便捡起物体并且随后朝机器人的后面旋转以将物体放在移动基座的后面部分上(例如，放在平坦表面上或放到容器中)。可重复相同过程以通过利用机器臂将当前存储在机器人的背部上的物体移动到机器人的环境中来高效执行相反过程。

示例实施例还允许当机器臂没有正在用于操纵时高效地存放臂。具体而言，机器臂可折叠到移动基座的后面部分上方的预定存放配置中。在一些示例中，存放配置允许机器臂完全定位于移动基座的占用空间内(使得机器臂的各部分均不会悬挂在移动基座的边缘上)。为了使空间限制最优化，可将移动基座设计成使得存放配置使机器臂的点到达移动基座的后端和/或侧面(或在其小距离范围内)。

对于本文所述的示例机器人，可能有多个存放配置(例如，肩向上存放配置以及肩向下存放配置)。可选择机器臂的运动学(包括关节ROM、关节偏移以及链接长度)以有助于使机器臂在活动位置与存放配置之间转换。在其中可能有多个存放配置的示例中，机器人可基于从机器臂的当前活动位置更容易达到哪一存放配置和/或基于哪一存放配置将使机器人更容易到达机器臂的下一计划活动位置而在存放配置之间选择。

在机器臂折叠到存放配置中之后，机器人随后可在维持机器臂固定于存放配置中的同时利用移动基座航行。机器人随后可停止利用移动基座航行，然后将机器臂放回活动位置以便操纵物体或执行环境中的某一其他任务。

为了在维持紧密形式的同时使整体运动范围最优化，可将机器人设计成相对高且窄。例如，机器人到感知壳体的顶部的高度可以是移动基座的长度的两倍以上且是移动基座的宽度的三倍以上。又高又窄的堆叠塔允许在感知壳体与7DOF机器臂的可旋转关节之间存在相对长的桅杆组件。该布置有助于利用感知壳体中的感知能力对机器臂的末端执行器进行感知，而其他机器人可常常以正处于抓取器中的物体与机器人上的传感器之间的机器臂的一部分所造成的阻塞结束。

为了进一步改善感知壳体中的传感器与EOAS之间的可见性，可给予机器臂七个DOF。通过使用七个DOF，额外的DOF可用于选择有助于在将EOAS放置于环境中的目标位置时进行感知的臂配置。更具体而言，机器臂的二头肌可设置有二头肌翻滚关节以将前臂翻滚移开以便改善对正在由机器臂的末端执行器操纵的物体的感知。

可为机器臂选择链接长度以及关节偏移以使操纵能力最优化，同时还有助于高效存放机器臂。通过使用关节偏移代替相交轴，可针对存放以及运动范围使机器人的上关节最优化。更具体而言，可将塔中的旋转关节与二头肌中的翻滚关节之间的第一偏移设置为等于或大约等于(例如，在10％内)二头肌中的翻滚关节与前臂中的翻滚关节之间的第二偏移。还可将二头肌的长度设置为等于或大约等于(例如，在10％内)前臂的长度。该布置有利地允许一个偏移抵补另一偏移和/或一个链接长度抵补另一链接长度。在这两个相对长的连续链接之间使用相同或大约相同的偏移还能通过有助于运动学计算而改善工作区。可将偏移设置为足够大(例如，25毫米间隔)以避免可能会伤害用户的夹痛点。在可替代示例中，这两个偏移可彼此显著不同和/或这两个链接长度可彼此显著不同。

II.示例机器人系统

图1例示了可与本文所述的实施方式一起使用的机器人系统的示例配置。机器人系统100可被配置成自主地、半自主地或使用(多个)用户所提供的指示操作。机器人系统100可以各种形式实施，诸如机器臂、工业机器人或某些其他布置。一些示例实施方式包含被大规模设计成低成本且被设计成支持各种任务的机器人系统100。机器人系统100可被设计成能够在人周围操作。机器人系统100还可针对机器学习进行最优化。在该整个说明书中，机器人系统100还可被称作机器人、机器人设备或移动机器人等等其他名称。

如图1所示，机器人系统100可包括(多个)处理器102、数据存储装置104以及(多个)控制器108，这些一起可以是控制系统118的一部分。机器人系统100还可包括(多个)传感器112、(多个)电源114、机械组件110以及电气组件116。然而，机器人系统100是为了例示目的而示出，并且可包括更多或更少的组件。机器人系统100的各种组件可以任何方式连接，包括有线或无线连接。进一步，在一些示例中，机器人系统100的组件可分布于多个物理实体中而不是单一物理实体。还可存在机器人系统100的其他示例例示。

(多个)处理器102可作为一个或多个多用途硬件处理器或专用硬件处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等等)操作。(多个)处理器102可被配置成执行计算机可读程序指令106并操纵数据107，计算机可读程序指令106以及数据107二者均存储在数据存储装置104中。(多个)处理器102还可与机器人系统100的其他组件(诸如(多个)传感器112、(多个)电源114、机械组件110或电气组件116)直接或间接相互作用。

数据存储装置104可以是一种或多种类型的硬件存储器。例如，数据存储装置104可包括可由(多个)处理器102读取或访问的一个或多个计算机可读存储媒体或采取可由(多个)处理器102读取或访问的一个或多个计算机可读存储媒体的形式。一个或多个计算机可读存储媒体可包括易失性或非易失性存储组件，诸如光、磁、有机或另一类型的存储装置，其可以整个地或部分地与(多个)处理器102结合在一起。在一些实施方式中，数据存储装置104可以是单一物理设备。在其他实施方式中，数据存储装置104可以使用两个或更多个物理设备实施，两个或更多个物理设备可经由有线或无线通信彼此通信。如先前所述，数据存储装置104可包括计算机可读程序指令106以及数据107。数据107可以是任何类型的数据，诸如配置数据、传感器数据或诊断数据等等其他可能性。

控制器108可包括一个或多个电路、数字逻辑单元、计算机芯片或微处理器，其被配置成(可能除了其他任务外)在机械组件110、(多个)传感器112、(多个)电源114、电气组件116、控制系统118或机器人系统100的用户的任何组合之间进行接口。在一些实施方式中，控制器108可以是专用嵌入设备以用于与机器人系统100的一个或多个子系统执行具体操作。

控制系统118可监测并物理改变机器人系统100的操作条件。这样做时，控制系统118可用作机器人系统100的部分之间(诸如机械组件110或电气组件116之间)的链接。在一些实例中，控制系统118可用作机器人系统100与另一计算设备之间的接口。进一步，控制系统118可用作机器人系统100与用户之间的接口。在一些实例中，控制系统118可包括用于与机器人系统100通信的各种组件，包括操纵杆、按钮、或端口等等。上述示例接口以及通信可经由有线或无线连接或这两者来实施。控制系统118还可执行机器人系统100的其他操作。

在操作期间，控制系统118可经由有线或无线连接与机器人系统100的其他系统通信，并且可进一步被配置成与机器人的一个或多个用户通信。作为一个可能的例示，控制系统118可(例如，从用户或从另一机器人)接收输入，该输入指示执行请求任务(诸如捡起物体并将其从一个位置移动到另一位置)的指令。基于该输入，控制系统118可执行操作以使机器人系统100作出一系列运动以执行请求任务。作为另一例示，控制系统可接收指示移动到请求位置的指令的输入。作为响应，控制系统118(可能在其他组件或系统的帮助下)可确定在到请求位置的途中移动机器人系统100通过环境的方向及速度。

控制系统118的操作可由(多个)处理器102执行。可替代地，这些操作可由(多个)控制器108或(多个)处理器102与(多个)控制器108的组合执行。在一些实施方式中，控制系统118可部分地或完全地存在于除了机器人系统100以外的设备上，并且因此可至少部分地远程控制机器人系统100。

机械组件110表示可使机器人系统100能够执行物理操作的机器人系统100的硬件。作为少数示例，机器人系统100可包括一个或多个物理构件，诸如臂、末端执行器、感知壳体、桅杆、中央部分、基座以及轮子。机器人系统100的物理构件或其他零件可进一步包括被布置成使物理构件彼此相互移动的致动器。机器人系统100还可包括用于容纳控制系统118或其他组件的一个或多个结构化体，并且可进一步包括其他类型的机械组件。基于机器人的设计并且还可以基于机器人可被配置执行的操作或任务，给定机器人中所用的特定机械组件110可以不同。

在一些示例中，机械组件110可包括一个或多个可移除组件。机器人系统100可被配置成添加或移除这些可移除组件，这可涉及来自用户或另一机器人的帮助。例如，机器人系统100可被配置有可根据需要或期望替换或改变的可移除末端执行器或手指。在一些实施方式中，机器人系统100可包括一个或多个可移除或可替换电池单元、控制系统、动力系统、保险杠或传感器。其他类型的可移除组件可包括在一些实施方式内。

机器人系统100可包括被布置成感测机器人系统100的方面的(多个)传感器112。(多个)传感器112可包括一个或多个力传感器、扭矩传感器、速度传感器、加速度传感器、位置传感器、近距离传感器、运动传感器、位置传感器、负载传感器、温度传感器、接触式传感器、深度传感器、超声波范围传感器、红外线传感器、物体传感器或照相机等等其他可能性。在一些示例内，机器人系统100可被配置成从与机器人在物理上分开的传感器(例如，定位于其他机器人上或位于机器人正在其中操作的环境内的传感器)接收传感器数据。

(多个)传感器112可(可能通过数据107)向(多个)处理器102提供传感器数据以允许机器人系统100与其环境的相互作用以及机器人系统100的操作的监测。传感器数据可用于由控制系统118评估用于机械组件110以及电气组件116的激活、移动以及去激活的各种因素。例如，(多个)传感器112可捕捉对应于附近物体的环境或位置的地形的数据，这可协助环境识别及导航。

在一些示例中，(多个)传感器112可包括RADAR(例如，用于远程物体检测、距离确定或速度确定)、LIDAR(例如，用于短程物体检测、距离确定或速度确定)、SONAR(例如，用于水下物体检测、距离确定或速度确定)、

(例如，用于动作捕捉)、一个或多个照相机(例如，三维视觉的立体照相机)、全球定位系统(GPS)收发器、或用于捕捉机器人系统100正在其中操作的环境的信息的其他传感器。(多个)传感器112可实时监测环境，并检测障碍物、地形元素、天气条件、温度或环境的其他方面。在另一示例中，(多个)传感器112可捕捉对应于目标或识别物体的一个或多个特性的数据，诸如物体的大小、形状、外形、结构或取向。

此外，机器人系统100可包括被配置成接收指示机器人系统100的状态的信息的(多个)传感器112，包括可监测机器人系统100的各种组件的状态的(多个)传感器112。(多个)传感器112可基于机器人系统100的各种特征的操作(诸如可伸缩臂、末端执行器、机器人系统100的其他机械或电气特征的操作)来测量机器人系统100的系统的活动并接收信息。(多个)传感器112所提供的数据可使控制系统118能够确定操作中的错误并监测机器人系统100的组件的整体操作。

作为示例，机器人系统100可使用力/扭矩传感器来测量机器人系统100的各种组件上的负载。在一些实施方式中，机器人系统100可在臂或末端执行器上包括一个或多个力/扭矩传感器以测量移动臂或末端执行器的一个或多个构件的致动器上的负载。在一些示例中，机器人系统100可在手腕或末端执行器处或附近而不是在机器臂的其他关节处或附近包括力/扭矩传感器。在进一步的示例中，机器人系统100可使用一个或多个位置传感器来感测机器人系统的致动器的位置。例如，这些位置传感器可感测臂或末端执行器上的致动器的伸展、缩回、定位或旋转的状态。

作为另一示例，(多个)传感器112可包括一个或多个速度或加速度传感器。例如，(多个)传感器112可包括惯性测量单元(IMU)。IMU可相对于重力矢量感测世界坐标系中的速度及加速度。然后可基于机器人系统100中的IMU的位置以及机器人系统100的运动学来将IMU所感测的速度及加速度转化成机器人系统100的速度及加速度。

机器人系统100可包括本文中未明确论述的其他类型的传感器。另外或可替代地，机器人系统可出于本文未列举的目的使用特定传感器。

机器人系统100还可包括一个或多个电源114，其被配置成向机器人系统100的各种组件提供电力。除了其他可能的动力系统，机器人系统100可包括液压系统、电气系统、电池或其他类型的动力系统。作为示例例示，机器人系统100可包括被配置成向机器人系统100的组件提供电荷的一个或多个电池。机械组件110或电气组件116中的一些可分别连接至不同的电源，可由同一电源供电或由多个电源供电。

可以使用任何类型的电源来为机器人系统100供电，诸如电能或汽油发动机。另外或可替代地，机器人系统100可包括液压系统，其被配置成使用流体动力向机械组件110提供动力。机器人系统100的组件可基于例如贯穿液压系统传输至各种液压发动机及液压缸的液压流体来操作。液压系统可通过管、挠性软管或机器人系统100的组件之间的其他链接经由加压液压流体转移液压动力。(多个)电源114可使用各种类型的充电方式来进行充电，诸如与外部电源的有线连接、无线充电、燃烧或其他示例。

电气组件116可包括能够处理、转移或提供电荷或电信号的各种机构。除了可能的示例，电气组件116可包括电线、电路或无线通信发送器及接收器以实现机器人系统100的操作。电气组件116可与机械组件110相互作用以使机器人系统100能够执行各种操作。电气组件116可被配置成例如将电力从(多个)电源114提供至各种机械组件110。进一步，机器人系统100可包括电动机。还可存在电气组件116的其他示例。

机器人系统100可包括机体，该机体可连接至或容纳机器人系统的附属体及组件。照此，机体的结构可在示例内不同并且可进一步取决于给定机器人可能已经被设计执行的特定操作。例如，被开发成运送沉重负载的机器人可具有允许放置负载的宽的机体。类似地，被设计成在紧凑空间中操作的机器人可具有相对高而窄的机体。进一步，可使用各种类型的材料(诸如金属或塑料)来开发机体或其他组件。在其他示例内，机器人可具有带有不同结构或由各种类型的材料制成的机体。

机体或其他组件可包括或具有(多个)传感器112。这些传感器可定位于机器人系统100上的各种位置中，诸如在机体、感知壳体或末端执行器等等其他示例上。

机器人系统100可被配置成运送负载，诸如将要运输的一种类型的货物。在一些示例中，负载可由机器人系统100放置到箱子或附接到机器人系统100的其他容器中。负载还可表示外部电池或机器人系统100可能使用的其他类型的电源(例如，太阳能电池板)。运送负载表示机器人系统100可被配置的一个示例用法，但是机器人系统100还可被配置成执行其他操作。

如上所述，机器人系统100可包括各种类型的附属体、轮子、末端执行器、抓取设备等等。在一些示例中，机器人系统100可包括具有轮子、踏板或某一其他形式的运动力的移动基座。另外，机器人系统100可包括机器臂或某一其他形式的机械操纵器。在移动基座的情况下，基座可被视为机械组件110中的一者，并且可包括由致动器中的一个或多个驱动的轮子，这些轮子允许除了机体的剩余部分之外的机器臂的移动性。

图2例示了根据示例实施例的移动机器人。图3例示了根据示例实施例的移动机器人的分解图。更具体而言，机器人200可包括移动基座202、中央部分204、臂206、臂端系统(EOAS)208、桅杆210、感知壳体212以及感知套件214。机器人200还可包括存储在移动基座202内的计算框216。

移动基座202包括两个驱动轮，其定位于机器人200的前端处以便向机器人200提供运动力。移动基座202还包括附加的轮脚(未示出)以有助于移动基座202在地面上运动。移动基座202可具有模块架构，其允许计算框216被容易地移除。计算框216可用作机器人200的可移除控制系统(而非机械集成控制系统)。在移除外部壳体之后，可容易地对计算框216进行移除、测试、排除故障和/或替换。计算框216内的模块性可附加地允许控制及感知系统独立升级。计算框216内的物理模块还可被布置成最大限度地减少电缆。内部的板可在结构中互锁以暴露连接器，其中在外部需要它们而不是在计算框216内部敷设电缆。移动基座202还可被设计成允许有附加的模块性。例如，移动基座202还可被设计成使得动力系统、电池和/或外部保险杠都可以容易地移除和/或替换。

中央部分204可在移动基座202的前端处附接到移动基座202。中央部分204包括固定到移动基座202的安装支柱。中央部分204附加地包括臂206的旋转关节。更具体而言，中央部分204包括臂206的前两个自由度(肩偏航J0关节以及肩俯仰J1关节)。安装支柱与肩偏航J0关节可在移动基座202的前面形成堆叠塔的一部分。安装支柱与肩偏航J0关节可以是同轴的。可选择中央部分204的安装支柱的长度以向臂206提供足够高度以在常见的高度水平(例如，咖啡桌面及工作台面水平)上执行操纵任务。中央部分204的安装支柱的长度还可允许肩俯仰J1关节在不接触移动基座202的情况下在移动基座202上旋转臂206。

当连接至中央部分204时，臂206可以是7DOF机器臂。如所述，臂206的前两个DOF可包括在中央部分204中。剩余的五个DOF可包括在臂206的独立部分中，如图2及图3所示。臂206可以由塑料单片链接结构制成。在臂206内部可容纳有独立的致动器模块、局部电机驱动器以及通孔布线。在下文更详细地描述臂206的示例性关节类型、ROM,、链接长度以及关节偏移。

EOAS 208可以是在臂206的末端处的末端执行器。EOAS 208可允许机器人200操纵环境中的物体。如图2及图3所示，EOAS 208可以是抓取器，诸如欠驱动夹紧式抓取器。抓取器可包括一个或多个接触式传感器(诸如力/扭矩传感器)和/或非接触式传感器(诸如一个或多个照相机)以有助于物体检测及抓取器控制。EOAS 208还可以是不同类型的抓取器(诸如吸力抓取器)或不同类型的工具(诸如钻头或刷子)。EOAS 208还可以是可交换的或包括可交换组件(诸如抓取器手指)。

桅杆210可以是臂206的肩偏航J0关节与感知壳体212之间的相对长而窄的组件。桅杆210可以是在移动基座202的前面的堆叠塔的一部分。桅杆210可相对于移动基座202是固定的。桅杆210可以与中央部分204同轴。桅杆210的长度可有助于由感知套件214感知正在由EOAS 208操纵的物体。桅杆210可具有长度，使得当肩俯仰J1关节垂直向上旋转时，臂206的二头肌的最顶点大约与桅杆210的顶部对齐。桅杆210的长度然后可足以防止当肩俯仰J1关节垂直向上旋转时在感知壳体212与臂206之的碰撞。

如图2及图3所示，桅杆210可包括三维激光雷达传感器，其被配置成收集关于环境的深度信息。三维激光雷达传感器可耦合到桅杆210的雕刻出来的部分并以向下的角度固定。可使激光雷达位置最优化以用于定位、导航以及用于前面悬崖检测。

感知壳体212可包括构成感知套件214的至少一个传感器。感知壳体212可连接至平移/倾斜控制以允许感知壳体212的重新定向(例如，以查看正在由EOAS 208操纵的物体)。感知壳体212可以是固定到移动基座202的堆叠塔的一部分。感知壳体212的后面部分可以与桅杆210同轴。

感知套件214可包括一套传感器，其被配置成收集表示机器人200的环境的传感器数据。感知套件214可包括红外线(IR)辅助立体声深度传感器。感知套件214可附加地包括用于人机交互以及上下文信息的广角红绿蓝(RGB)照相机。感知套件214可附加地包括用于物体分类的高分辨率RGB照相机。还可包括环绕感知套件214的面部光圈以用于改善的人机交互以及场景照明。

图4例示了根据示例实施例的机器臂。机器臂包括7个DOF：肩偏航J0关节、肩俯仰J1关节、二头肌翻滚J2关节、肘俯仰J3关节、前臂翻滚J4关节、手腕俯仰J5关节以及手腕翻滚J6关节。这些关节中的每一者均可耦合到一个或多个致动器。耦合到关节的致动器可操作以使链接沿着运动链(以及附接到机器臂的任何末端执行器)向下移动。

肩偏航J0关节允许机器臂朝机器人的前面以及后面旋转。该动作的一种有益用途是允许机器人捡起机器人前面的物体并快速地将物体放置在机器人的后面部分上(以及相反的运动)。该动作的另一种有益用途是快速地将机器臂从机器人后面的存放配置移动到机器人前面的活动位置(以及相反的运动)。

肩俯仰J1关节允许机器人举起机器臂(例如，使得二头肌达到机器人上的感知套件水平)以及降低机器臂(例如，使得二头肌正好在移动基座上方)。该动作有益于允许机器人以环境中的不同目标高度水平高效地执行操纵操作(例如，顶部抓取以及侧面抓取)。例如，肩俯仰J1关节可旋转到垂直向上位置以允许机器人容易地操纵环境中的桌子上的物体。肩俯仰J1关节可旋转到垂直向下位置以允许机器人容易地操纵环境中的地面上的物体。

二头肌翻滚J2关节允许机器人旋转二头肌以使肘及前臂相对于二头肌移动。该动作可尤其有益于帮助由机器人的感知套件清楚地查看EOAS。通过旋转二头肌翻滚J2关节，机器人可踢出肘及前臂以改善对机器人的抓取器中所握住的物体的视线。

沿着运动链向下移动，提供交替的俯仰与翻滚关节(肩俯仰J1关节、二头肌翻滚J2关节、肘俯仰J3关节、前臂翻滚J4关节、手腕俯仰J5关节以及手腕翻滚J6关节)以改善机器臂的可操纵性。手腕俯仰J5关节、手腕翻滚J6关节以及前臂翻滚J4关节的轴相交以用于对物体进行重新定向的减少的臂运动。提供手腕翻滚J6关节代替手腕中的两个俯仰关节以便改善物体旋转。

在一些示例中，机器臂(诸如图4中所示的机器臂)可以能够以教学模式操作。具体而言，教学模式可以是机器臂的操作模式，其允许用户在物理上与机器臂相互作用并引导机器臂执行及记录各种移动。在教学模式中，基于教学输入而(例如，由用户)将外力施加到机器臂，该教学输入旨在关于如何执行具体任务而教示机器人。机器臂因此可基于来自用户的指令及引导而获得关于如何执行具体任务的数据。这些数据可涉及机械组件的多个配置、关节位置数据、速度数据、加速度数据、扭矩数据、力数据以及动力数据等等其他可能性。

在教学模式期间，用户在一些示例中可抓取到EOAS或手腕上或在其他示例中可抓取到机器臂的任一部分上，并且通过物理地移动机器臂来提供外力。具体而言，用户可引导机器臂抓取到物体上并随后将物体从第一位置移动到第二位置。当用户在教学模式期间引导机器臂时，机器人可获得并记录与移动相关的数据，使得机器臂可被配置成在独立操作期间地未来的时间中(例如，当机器臂在教学模式之外独立地操作时)独立执行任务。在一些示例中，外力还可由物理工作空间中的其他实体(诸如由其他物体、机器或机器人系统等等其他可能性)施加。

图5是例示了根据示例实施例的关节运动范围500的表。在一些示例中，可选择关节ROM以使右手肘向上位置最优化，其中肩偏航J0关节朝向并垂直于移动基座的右侧旋转，肩俯仰J1关节垂直向上旋转，肘俯仰J3关节垂直向上旋转，并且手腕俯仰J5关节垂直向上旋转。在其他示例中，还可以使用任一或所有关节的可替代的运动范围。

肩偏航J0关节具有不对称的ROM，其允许肩偏航J0关节从右手位置向前旋转80度及向后旋转260度。该可旋转关节使7DOF机器臂能够相对于具有如下ROM的安装支柱旋转，该ROM不包括移动机器人设备正前方的角。该ROM允许机器人容易地将臂从机器人后面(例如，从存放配置)旋转到机器人的前面的左侧或右侧。

肩俯仰J1关节具有不对称的ROM，其允许肩俯仰J1关节从垂直向上位置向前旋转185度及向后旋转155度。该ROM不包括向下及后角，并且允许从后面进行存放。

二头肌翻滚J2关节具有不对称的ROM，其允许二头肌翻滚J2关节从其中前臂在肩偏航J0关节的正对面旋转的位置向前旋转215度及向后旋转125度。当利用感知壳体中的感知系统查看EOAS时，该ROM允许将肘及前臂移开。

肘俯仰J3关节具有不对称的ROM，其允许肘俯仰J3关节从肘向上位置向前旋转120度及向后旋转220度。该ROM不包括向下及后角，并且允许从外侧接触存放。

前臂翻滚J4关节具有对称的ROM，其允许前臂翻滚J4关节沿任一方向旋转170度。该ROM提供居中的手腕俯仰。

手腕俯仰J5关节具有对称的ROM，其允许手腕俯仰J5点从垂直向上位置沿任一方向旋转105度。

手腕翻滚J6关节具有对称的ROM，其允许手腕翻滚J6关节沿任一方向旋转170度。该ROM被居中以用于水平抓取。

图6A、6B及6C例示了根据示例实施例的机器人尺寸。更具体而言，图6A示出了正面图，图6B示出了侧面图，并且图6C示出了机器人600的自上而下视图。如所示，相对高而窄的形式因子可用于在使空间利用最小化的同时使运动范围最优化。

在一些示例中，机器人600的高度602是机器人600的移动基座的长度606的两倍以上。在进一步的示例中，机器人600的高度602是机器人600的移动基座的宽度604的三倍以上。例如，在一个示例实施方式中，高度602为1351mm，长度606为535.6mm，并且宽度604为396.3mm。可将机器人600的中央部分制作成足够长以允许肩垂直向下旋转而不会与移动基座相碰。此外，机器人600的桅杆可足够长以允许肩垂直向上旋转而不会与感知壳体相碰。相对长的桅杆可有助于EOAS的感知而不会具有由机器臂造成的阻塞。

在臂中，机器人600的二头肌的长度612可与机器人600的前臂的长度614大约相同。更具体而言，在一些示例中，前臂的长度614可以在二头肌的长度612的10％内。例如，二头肌的长度612可以是400mm，并且前臂的长度614可以是365mm。大约一致的长度允许二头肌与前臂在彼此相对旋转(例如，在肩向下、肘向上位置)时互相补偿。

在进一步的示例中，可将肩偏航J0关节与二头肌翻滚J2关节之间的偏移624设置为等于或大约等于二头肌翻滚J2关节与前臂翻滚J4关节之间的偏移622。例如，可将偏移622及偏移624二者均设置为165mm。在进一步的示例中，偏移624可以在偏移622的10％内。一致或大约一致的偏移可允许有容易的存放以及简化的运动学。

图7A及7B、图8A及8B以及图9A及9B例示了本文所述的一些示例机器人能够折叠到其中的存放配置。在一些示例中，机器人可仅被配置成折叠到单一存放配置中(例如，图7A及7B中所示的配置、图8A及8B中所示的配置或图9A及9B中所示的配置)。在其他示例中，机器人可能够折叠到多个存放配置中(例如，图7A及7B、图8A及8B以及图9A及9B中的每一者中所示的配置)。机器人随后可被编程为基于各种因素在存放配置之间选择，包括在折叠到存放配置中之前的机器臂的当前活动位置或在折叠到存放配置中之后的机器臂的计划未来活动位置。

图7A及7B示出了根据示例实施例的在肩向下、肘向上存放配置中的机器人700的透视图及自上而下视图。臂702的该配置可包括正在垂直向下旋转的肩俯仰J1关节以及正在垂直向上旋转的肘俯仰J3关节。该配置还可包括正在垂直向上旋转的手腕俯仰J5点。该配置还可包括正在朝机器人700的移动基座704的后面部分旋转的肩偏航J0关节。在所例示的示例中，机器人700具有位于机器人700的后面部分上的容器706。肩偏航J0关节可如图所示成角度，使得机器臂702可放置于机器人的后面部分的剩余部分内。在该存放配置中，当从上面查看时，机器臂702可放置于移动基座704的占用空间内。

在肩向下、肘向上存放配置的可替代变化形式中，肩偏航J0关节可正对移动机器人的前面旋转。该配置可用于在移动基座的后面部分上没有容器的机器人。在该配置中，机器臂可一直延伸到移动基座的后端，或大约延伸到移动基座的末端。该配置可使空间利用最小化，同时还有助于机器技能从存放配置转换到活动位置。

图8A及8B示出了根据示例实施例的在肩向上、肘向下存放配置中的机器人800的透视图及自上而下视图。臂802的该配置可被视为肩向下、肘向上位置的镜像位置，其中肩偏航J0关节正对移动机器人的前面旋转，如前段中所述。肩向上、肘向下配置可包括正在垂直向上旋转的肩俯仰J1关节以及正在垂直向下旋转的肘俯仰J3关节。该配置还可包括正在垂直向下旋转的手腕俯仰J5关节。在所例示的示例中，机器人具有位于机器人800的后面部分上的容器806。机器臂802可被定位成使得机器臂802在容器806的垂直上方。在该存放配置中，当从上面查看时，机器臂802可放置于移动基座804的占用空间内。

图9A及9B示出了机器人900的另一存放配置的透视图及自上而下视图，其中当从上面查看时，机器臂902折叠到移动基座904的占用空间内。在该配置中，肩与肘成角度，使得机器臂902在容器906上方且接近移动基座904的两侧。机器人900还可以能够折叠到其中二头肌与前臂的位置相反的镜像存放配置中。

其他存放配置也是可能的。通过将机器臂存放到保持机器臂被容纳或几乎被容纳在移动基座的占用空间内的存放配置内，可有助于利用移动基座进行机器人导航。机器臂运动学(包括旋转J0关节)可有助于到以及从存放配置的转换。

图10、图11、图12及图13例示了根据示例实施例的有助于EOAS的感知的机器臂配置。当EOAS定位于目标工作高度(诸如接近地面地板)处、安装支柱的高度(例如，咖啡桌水平)处时并且当末端执行器处于感知壳体的高度(例如，厨房柜台水平)处时，可使机器臂形态学、运动学、链接长度以及ROM最优化以实现感知壳体中的感知系统与EOAS之间的视线。还可使机器臂最优化以用于某些类型的抓取，诸如顶部抓取以及侧面抓取。

图10例示了在地板水平处的顶部抓取的视图1002、1004、1006及1008，其中前臂垂直或几乎垂直。图11例示了在咖啡桌水平处的顶部抓取的视图1102、1104、1106及1108，其中前臂垂直或几乎垂直。图12例示了在咖啡桌水平处的侧面抓取的视图1202、1204、1206及1208，其中前臂水平或几乎水平。图13例示了在厨房柜台水平处的侧面抓取的视图1302、1304、1306及1308，其中前臂水平或几乎水平。在每一示例中，示出了感知壳体中的一个或多个感知传感器的视场。可选择臂位置以有助于在例示位置的每一个中感知EOAS。通过向臂提供7个DOF，多个臂配置可用于将EOAS定位于环境中的给定位置。可选择将位于感知壳体的感知传感器的视场内的EOAS周围的区域最大化的位置。二头肌翻滚J2关节可尤其有益于使机器臂能够将肘及前臂从感知壳体的感知传感器翻滚移开。

在进一步的示例中，可调整机器人形态学、运动学、链接长度和/或ROM以适应不同的目标工作高度和/或抓取类型。

图14A及14B示出了根据示例实施例的附属体与可旋转关节的附接。更具体而言，可包括可旋转J0关节1402作为移动机器人设备上的堆叠塔布置的一部分。可提供附接点1404，其允许附属体附接到移动机器人设备。例如，如所示，托盘1406可附接在附接点1404处。托盘1406与附接点1404的附接可允许通过可旋转关节1402的托盘1406的旋转。更具体而言，可旋转关节1402的旋转可通过水平面使托盘1406旋转。在一些示例中，附接点1404可连接至单独的可旋转J1关节，该可旋转J1关节被配置成通过与可旋转J0关节通过其使附属体旋转的平面垂直的平面(例如，通过垂直于水平面的平面)单独使附接附属体(例如，托盘1406)旋转。例如，在一些示例中，托盘1406或类似附属体可向下旋转以夹住托盘1406与机器人的移动基座之间的物品。

图15示出了根据示例实施例的具有附接附属体的可旋转关节的位置。更具体而言，可旋转J0关节的旋转允许移动机器人设备将附接附属体定位于不同位置，包括后面位置1502、侧面位置1504以及前面位置1506。在图15中，附接附属体被例示为托盘(例如，用于向用户提供食物、饮料或其他物品)。在进一步的示例中，其他类型的附属体还可以类似方式附接到移动机器人设备。例如，图16示出了根据示例实施例的具有不同附接附属体的可旋转关节的位置。更具体而言，篮子(例如，用于收集来自用户的废物或其他物品)被例示于不同位置，包括后面位置1602、侧面位置1604以及前面位置1606。

在一些示例中，包括附接点以将附属体连接到可旋转J0关节允许针对不同机器人任务交换不同的附属体。例如，可附接托盘以用于涉及物品递送的任务，可附接篮子以用于涉及物品收集的任务，并且对于在机器人的背部上需要最大载运容量的任务，可不附接附属体。对于包括附接点以将附属体连接到可旋转J0关节的移动机器人设备，移动机器人设备的剩余部分可包括关于具有附接7DOF机器臂的移动机器人设备的在本文所述方面中的任一者。一些示例实施例因此包括诸如图15及图16所示的移动机器人设备，其包括移动基座、固定到移动基座的安装支柱、使附属体能够相对于安装支柱旋转的可旋转关节以及包括至少一个传感器的感知壳体，其中安装支柱、可旋转关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得可旋转关节在安装支柱上方且在感知壳体下方。

在进一步的示例中，诸如先前所例示的7DOF机器臂的机器臂或其某一部分还可以可附接到附接点(诸如图13A中所示)。在一些示例中，机器臂因此还可以是可移除的以允许附接其他类型的附属体。

III.结论

本公开在本申请中所述的特定实施例方面不应受到限制，这些特定实施例旨在为各种方面的例示。如对于本领域的技术人员显而易见，在不背离本公开的精神及范围的条件下，可以作出许多修改及变化。根据上述说明，除了本文中所列举的那些，在本公开范围内的功能上等效的方法及设备将对于本领域的技术人员显而易见。这些修改及变化旨在落于随附权利要求的范围内。

上述具体实施方式参照附图描述了所公开的系统、设备及方法的各种特征及功能。在图式中，类似的符号通常标识类似的组件，除非上下文另外指出。在本文中及在图式中所述的示例实施例并非表示为限制性的。在不背离本文所提出的主题的精神或范围的条件下，可以使用其他实施例并且可以作出其他改变。应容易地理解，如本文中大体上所述且图式中所示的本公开的方面可在各种各样的不同配置中进行布置、代替、组合、分离以及设计，在本文中明确地考虑了所有这些配置。

表示信息处理的区块可对应于可被配置成执行本文所述方法或技术的具体逻辑功能的电路。可替代地或附加地，表示信息处理的区块可对应于模块、片段或程序代码(包括相关数据)的一部分。程序代码可包括一个或多个指令，所述一个或多个指令可由处理器执行以实施方法或技术中的具体逻辑功能或行动。程序代码或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如存储设备，包括磁盘或硬盘驱动器或其他存储介质。

计算机可读介质还可包括非暂时性计算机可读介质，诸如短时间段内存储数据的计算机可读介质，如寄存器式存储器、处理器高速缓存以及随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可包括较长时间段内存储程序代码或数据的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或持久性长期存储器，如例如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可被视为例如计算机可读存储介质、或有形存储设备。

此外，表示一个或多个信息传输的区块可对应于同一物理设备中的软件或硬件模块之间的信息传输。然而，其他信息传输可以是在不同物理设备中的软件模块或硬件模块之间。

图示中所示出的特定布置不应被视为限制性的。应理解，其他实施例可包括给定图示中所示出的每一元件的更多或更少。进一步，所示元件中的一些可以组合或删掉。更进一步，示例实施例可包括图示中未示出的元件。

虽然已经在本文中公开了各种方面及实施例，但是对于本领域的技术人员，其他方面及实施例将显而易见。本文所公开的各种方面及实施例是用于例示目的，而并非旨在为限制性的，其中真实范围是由以下权利要求指示。

Claims (22)

1.一种移动机器人设备，包括：

移动基座；

固定到所述移动基座的安装支柱；

七自由度(7DOF)机器臂，包括可旋转关节，所述可旋转关节使所述7DOF机器臂能够相对于所述安装支柱旋转；以及

感知壳体，包括至少一个传感器，其中所述安装支柱、所述7DOF臂的所述可旋转关节以及所述感知壳体被布置在堆叠塔中，使得所述7DOF臂的所述可旋转关节在所述安装支柱上方且在所述感知壳体下方。

2.根据权利要求1所述的移动机器人设备，还包括至少一个驱动轮，其中所述堆叠塔定位在所述至少一个驱动轮上方。

3.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其中所述安装支柱附接在所述移动基座的前端，其中所述移动基座还包括定位在所述移动基座的后端的顶面。

4.根据权利要求3所述的移动机器人设备，其中所述移动基座的所述顶面包括容器以用于存储由所述7DOF机器臂移动的物体。

5.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂被配置成折叠到存放配置中，其中当所述7DOF机器臂位于所述存放配置中时，所述7DOF机器臂被容纳在所述移动基座的占用空间内。

6.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其中所述可旋转关节是肩偏航J0关节，其中所述7DOF机器臂还包括肩俯仰J1关节、二头肌翻滚J2关节、肘俯仰J3关节、前臂翻滚J4关节、手腕俯仰J5关节以及手腕翻滚J6关节。

7.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述肩偏航J0关节与所述二头肌翻滚J2关节之间的第一偏移大约等于所述二头肌翻滚J2关节与所述前臂翻滚J4关节之间的第二偏移。

8.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂的二头肌的第一长度大约等于所述7DOF机器臂的前臂的第二长度。

9.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂被配置成折叠到肩向上存放配置中，所述肩向上存放配置包括所述肩偏航J0关节朝所述移动基座的后端旋转、所述肩俯仰J1关节垂直向上旋转、所述肘俯仰J3关节垂直向下旋转以及所述手腕俯仰J5关节垂直向下旋转。

10.根据权利要求9所述的移动机器人设备，其中当在所述肩向上存放配置中时，所述7DOF机器臂伸出所述移动基座，使得所述7DOF机器臂的最后点大约与所述移动基座的所述后端对齐。

11.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂被配置成折叠到肩向下存放配置中，所述肩向下存放配置包括所述肩偏航J0关节朝所述移动基座的后端旋转、所述肩俯仰J1关节垂直向下旋转、所述肘俯仰J3关节垂直向上旋转以及所述手腕俯仰J5关节垂直向上旋转。

12.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中当所述肩偏航J0关节在固定有所述安装支柱的所述移动基座的前端对面旋转并且所述肩俯仰J1关节垂直向下旋转时，所述7DOF机器臂的二头肌的最低点在所述移动基座的顶面上方。

13.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述堆叠塔还包括位于所述可旋转关节与所述感知壳体之间的桅杆，其中所述桅杆具有长度，使得当所述肩俯仰J1关节垂直向上旋转时，所述7DOF机器臂的二头肌的最顶点大约与所述桅杆的顶部对齐，其中所述桅杆的所述长度足以防止在所述肩俯仰J1关节垂直向上旋转时所述感知壳体与所述7DOF机器臂之间发生碰撞。

14.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂的每一关节均具有针对右手肘部向上位置最优化的运动范围，在所述运动范围中，所述肩偏航J0关节朝所述移动基座的右侧旋转，所述肩俯仰J1关节垂直向上旋转，所述肘俯仰J3关节垂直向上旋转并且所述手腕俯仰J5关节垂直向上旋转。

15.根据权利要求6所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂包括末端执行器，其中所述7DOF机器臂被配置成通过旋转所述二头肌翻滚J2关节而实现所述感知壳体的所述至少一个传感器与所述末端执行器之间的视线。

16.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其中所述7DOF机器臂包括末端执行器，其中所述7DOF机器臂被配置成在一组目标高度处实现所述感知壳体的所述至少一个传感器与所述末端执行器之间的视线，所述一组目标高度跨越包括邻近地面地板定位的所述末端执行器、定位于所述安装支柱的高度处的所述末端执行器以及定位于所述感知壳体的高度处的所述末端执行器的范围。

17.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其中使所述7DOF机器臂能够相对于所述安装支柱旋转的所述可旋转关节具有不包括在所述移动机器人设备前面的角度的运动范围。

18.一种机器臂，包括肩偏航J0关节、肩俯仰J1关节、二头肌翻滚J2关节、肘俯仰J3关节、前臂翻滚J4关节、手腕俯仰J5关节以及手腕翻滚J6关节，

其中所述肩偏航J0关节与所述二头肌翻滚J2关节之间的第一偏移大约等于所述二头肌翻滚J2关节与所述前臂翻滚J4关节之间的第二偏移，并且

其中二头肌在长度上大约等于前臂。

19.一种方法，包括：

使移动机器人设备的7DOF机器臂的肩偏航J0关节远离固定有安装支柱的移动基座的第一端旋转，其中所述移动机器人设备的所述安装支柱、所述7DOF臂的所述肩偏航J0关节以及感知壳体被布置在堆叠塔中，使得所述7DOF臂的所述肩偏航J0关节在所述安装支柱上方且在所述感知壳体下方；

使所述移动机器人设备的所述7DOF机器臂的肩俯仰J1关节垂直向上旋转；

使肘俯仰J3关节垂直向下旋转；以及

使手腕俯仰J5关节垂直向下旋转以将所述7DOF机器臂定位于肩向上存放配置中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述安装支柱被安装到所述移动机器人设备的至少一个驱动轮上方的所述移动基座的前端，所述方法还包括当所述7DOF机器臂位于所述移动基座的后端上方的所述肩向上存放配置中时，使所述移动机器人设备的所述至少一个驱动轮使所述移动机器人设备向前航行。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

停止所述移动机器人设备的航行；

使所述7DOF机器臂操纵所述移动机器人设备前面的物体；

将所述7DOF机器臂放回到所述肩向上存放配置；以及

随后当所述7DOF机器臂位于所述移动基座的所述后端上方的所述肩向上存放配置中时，使所述至少一个驱动轮使所述移动机器人设备向前航行。

22.一种移动机器人设备，包括：

移动基座；

固定到所述移动基座的安装支柱；

可旋转关节，使附属体能够相对于所述安装支柱旋转；以及

感知壳体，包括至少一个传感器，其中所述安装支柱、所述可旋转关节以及所述感知壳体被布置在堆叠塔中，使得所述可旋转关节在所述安装支柱上方且在所述感知壳体下方。

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